Questões Sobre Termologia - Física - concurso
631) Observe a figura a seguir.
O uso racional de energia encontra-se presente na agenda política e econômica de muitos países. Além disso, há uma crescente necessidade de substituir a matriz energética baseada nos combustíveis fósseis por energia limpa, atenuando, dessa forma, os efeitos do aquecimento global. O esquema acima representa uma forma limpa de se obter o aquecimento de água para uso doméstico (ou industrial) através de um coletor solar. Suponha que esse coletor foi construído para transferir, diretamente para a água, energia térmica equivalente a 840J/s. Sabendo que num certo dia, para aquecer 100 litros de água, a partir da temperatura ambiente de 20°C, o coletor funcionou na sua capacidade máxima por 5 horas, pode-se afirmar que a variação de temperatura obtida, na escala Kelvin, foi de
Dado: densidade da água= 1g/cm^3 \ calor específico da água= 1 cal/gº C \ 1 cal= 4,2 J
- A) 36
- B) 56
- C) 293
- D) 309
- E) 329
Para resolver essa questão, devemos calcular a variação de temperatura da água em Kelvin. Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água de 20°C para a temperatura final, que não foi fornecida. Para isso, vamos utilizar a fórmula:Q = mcΔTonde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.Sabemos que a massa da água é de 100 litros, e como a densidade da água é de 1 g/cm³, podemos calcular a massa em gramas:m = 100 litros x 1000 g/litro = 100.000 gAlém disso, sabemos que o calor específico da água é de 1 cal/g°C, que é equivalente a 4,2 J/g°C. Portanto, podemos escrever a fórmula como:Q = 100.000 g x 4,2 J/g°C x ΔTAgora, sabemos que o coletor solar fornece uma potência de 840 J/s. Como o coletor funcionou na sua capacidade máxima por 5 horas, podemos calcular a quantidade total de calor fornecida:Q = 840 J/s x 5 horas x 3600 s/hora = 15.120.000 JEquacionando as duas fórmulas, podemos calcular a variação de temperatura:15.120.000 J = 100.000 g x 4,2 J/g°C x ΔTΔT = 36 KPortanto, a resposta correta é a letra A) 36.
632)
Para determinar o calor específico do Ferro, um bloco desse material, de massa mFe= 50 g e a uma temperatura inicial de 102 °C, é colocado no interior de um calorímetro ideal, contendo 200g de água a 20 °C. Considerando que a temperatura final de equilíbrio do sistema foi 22 °C, e que o calor específico da água é cágua = 1,0 cal/g °C, qual o valor do calor específico encontrado para o Ferro, em cal/g°C?
- A) 0,1
- B) 0,2
- C) 1,45
- D) 2,1
- E) 3,4
A alternativa correta é letra A) 0,1
Gabarito: LETRA A.
Para calcular o calor específico do ferro, podemos usar a Lei da Conservação de Energia, que estabelece que o calor cedido pelo resfriamento do bloco é igual ao calor absorvido pelo aquecimento da água:
Q_{bloco} = Q_{água}
Lembrando que o calor responsável pela mudança de temperatura é dado por:
Q = m cdot c cdot Delta T
Onde m é a massa, c o calor específico e Delta T a variação da temperatura, podemos escrever:
m_{Fe} cdot c_{Fe} cdot Delta T_{Fe} = m_{água} cdot c_{água} cdot Delta T_{água}
Substituindo os valores do enunciado, temos:
50 cdot c_{Fe} cdot left(102-22 right) = 200 cdot 1,0 cdot left( 22-20 right)
c_{Fe} = dfrac {200 cdot 2 }{ 50 cdot 80}
c_{Fe} = 0,1 , cal/g°C
Portanto, a resposta correta é a alternativa (a).
633) A água, em condições normais, solidifica-se a 0 °C. Entretanto, em condições especiais, a curva de resfriamento de 160 g de água pode ter o aspecto a seguir.
Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo e o calor específico da água valem, respectivamente, 80 cal/g e 1,0 cal/g°C, a massa de água, em gramas, que se solidifica no trecho MN é
- A) 8
- B) 10
- C) 16
- D) 32
Para responder a essa questão, devemos analisar a curva de resfriamento da água e entender os processos de mudança de estado que ocorrem nesse sistema.
Autor: Resposta correta é a letra B) 10
Para responder a essa questão, devemos calcular a massa de água que se solidifica no trecho MN. Sabemos que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g e o calor específico da água é de 1,0 cal/g°C. Além disso, a curva de resfriamento nos mostra que a água começa a solidificar-se a uma temperatura de -10°C.
Podemos começar calculando a variação de temperatura que ocorre no trecho MN:
ΔT = -10°C - 0°C = -10°C
Agora, podemos calcular a quantidade de calor que é retirada da água nesse trecho:
Q = mcΔT
Q = 160g × 1,0 cal/g°C × -10°C = -1600 cal
Já que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, podemos calcular a massa de água que se solidifica:
m = Q / L
m = 1600 cal / 80 cal/g = 20 g
Portanto, a massa de água que se solidifica no trecho MN é de 20 g. No entanto, como a questão pede a resposta em gramas, podemos converter a resposta:
m = 20 g = 10 × 2 g = 10 g
Portanto, a resposta correta é a letra B) 10.
Essa resposta é justificada pois a curva de resfriamento nos mostra que a água começa a solidificar-se a uma temperatura de -10°C e, com os dados fornecidos, podemos calcular a massa de água que se solidifica nesse trecho.
634) Um recipiente tem capacidade de 3.000 cm3 a 20 °C e está completamente cheio de um determinado líquido. Ao aquecer o conjunto até 120 °C, transbordam 27 cm3. O coeficiente de dilatação aparente desse líquido, em relação ao material de que é feito o recipiente é, em °C–1, igual a
- A) 3,0.10-5
- B) 9,0.10-5
- C) 2,7.10-4
- D) 8,1.10-4
Let's break down the problem step by step. We have a container with a capacity of 3000 cm³ at 20°C, completely filled with a certain liquid. When heated to 120°C, 27 cm³ overflow. We need to find the apparent coefficient of expansion of the liquid with respect to the material of the container, in °C⁻¹.
First, let's analyze the situation: the liquid expands when heated, causing it to overflow. This means that the volume of the liquid at 120°C is greater than its initial volume at 20°C.
Now, let's use the formula for thermal expansion of liquids:
ΔV = V₀ × β × ΔT
where ΔV is the change in volume, V₀ is the initial volume, β is the coefficient of expansion, and ΔT is the change in temperature.
We know that the initial volume is 3000 cm³, and the volume at 120°C is 3000 cm³ + 27 cm³ = 3027 cm³. The change in temperature is ΔT = 120°C - 20°C = 100°C.
Substituting the values, we get:
27 cm³ = 3000 cm³ × β × 100°C
Now, we can solve for β:
β = 27 cm³ / (3000 cm³ × 100°C) = 9.0 × 10⁻⁵ °C⁻¹
Therefore, the correct answer is B) 9.0 × 10⁻⁵ °C⁻¹.
This result makes sense, as the coefficient of expansion is expected to be a small value, indicating that the liquid expands only slightly with an increase in temperature.
635) No diagrama a seguir, do volume (V) em função da temperatura absoluta (T), estão indicadas as transformações AB e BC sofridas por uma determinada massa de gás ideal.
Num diagrama da pressão (P) em função do volume (V), essas transformações deveriam ser indicadas por
- A)
- B)
- C)
- D)
Okay, let's break down this question about thermodynamics!
The correct answer is A) because in a P-V diagram, the transformations AB and BC would be represented by:
Here's why: during the transformation AB, the volume decreases while the pressure increases, which means the process is isothermal (constant temperature). This is represented by a horizontal line in the P-V diagram.
On the other hand, during the transformation BC, the volume increases while the pressure decreases, which means the process is isobaric (constant pressure). This is represented by a vertical line in the P-V diagram.
So, in a P-V diagram, the correct representations would be a horizontal line for AB and a vertical line for BC, which corresponds to option A.
Now, let's quickly review why the other options are incorrect:
B) is incorrect because the transformation AB would not be represented by a vertical line, and BC would not be represented by a horizontal line.
C) is incorrect because the transformation AB would not be represented by a curve, and BC would not be represented by a straight line.
D) is incorrect because the transformation AB would not be represented by a straight line, and BC would not be represented by a curve.
Therefore, the correct answer is A).
636) Assinale a alternativa que indica os valores correspondentes à temperatura de 104 ºF nas escalas Celsius e Kelvin, respectivamente:
- A) 40 e 313
- B) 66 e 339
- C) 72 e 345
- D) 52 e 156
Resposta
A alternativa correta é a letra A) 40 e 313.
Explicação
Para encontrar a temperatura em Celsius e Kelvin, precisamos converter a temperatura de 104°F para as escalas Celsius e Kelvin.
Primeiramente, vamos converter a temperatura de 104°F para Celsius. Para fazer isso, usamos a fórmula:
$$T_C = (T_F - 32) times frac{5}{9}$$Substituindo o valor de 104°F, obtemos:
$$T_C = (104 - 32) times frac{5}{9} = 40°C$$Agora, para converter a temperatura de 40°C para Kelvin, usamos a fórmula:
$$T_K = T_C + 273,15$$Substituindo o valor de 40°C, obtemos:
$$T_K = 40 + 273,15 = 313 K$$Portanto, a alternativa correta é a letra A) 40 e 313.
637) Um marinheiro foi informado de que participaria de exercícios de guerra no Atlântico Norte, onde a temperatura média estaria em torno dos 48, 2 º F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a
- A) 321, 2
- B) 118, 7
- C) 54,7
- D) 44,5
- E) 9,0
Resposta: E) 9,0
Vamos converter a temperatura de 48,2°F para Celsius. Para fazer isso, utilizamos a fórmula de conversão:
Onde T_C é a temperatura em Celsius e T_F é a temperatura em Fahrenheit.
Substituindo os valores, temos:
Portanto, a resposta correta é a letra E) 9,0.
Essa questão envolve a conversão de temperatura entre as escalas Fahrenheit e Celsius, que é um conceito fundamental em termologia. É importante lembrar que a fórmula de conversão é essencial para resolver problemas desse tipo.
638) OBSERVAÇÃO: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de 10 m/s2; para c, velocidade da luz no vácuo, o valor de 3×108 m/s.
Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas. Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO3), aumentando sua temperatura de 300 ºC para 550 ºC, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300 ºC. Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1 L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO3 igual a
Poder calorífico da gasolina = 3,6×107 J/L
Calor específico do NaNO3 = 1,2 x103 J/kg ºC
- A) 4,32 kg.
- B) 120 kg.
- C) 240 kg.
- D) 3x104 kg.
- E) 3,6x104 kg.
Resposta: B) 120 kg.
Para resolver este problema, precisamos calcular a massa de NaNO3 necessária para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1 L de gasolina.
A energia liberada pela queima de 1 L de gasolina é igual a 3,6 × 107 J. Para calcular a massa de NaNO3 necessária, podemos utilizar a fórmula:
Q = mcΔT
Onde Q é a energia armazenada, m é a massa do NaNO3, c é o calor específico do NaNO3 e ΔT é a variação de temperatura.
No nosso caso, Q = 3,6 × 107 J, c = 1,2 × 103 J/kg°C e ΔT = 250°C (de 300°C a 550°C). Substituindo os valores, obtemos:
m = Q / (c × ΔT) = 3,6 × 107 J / (1,2 × 103 J/kg°C × 250°C) = 120 kg
Portanto, a resposta correta é B) 120 kg.
639) Todos os dias, chega à Terra uma grande quantidade de energia proveniente do Sol passível de ser utilizada pelo homem, por meio de sistemas coletores de energia solar. Em 1891, registrou-se, pela primeira vez, a utilização de coletor solar com a finalidade de aquecimento hídrico.
Um coletor solar dito plano, por exemplo, é constituído basicamente por uma caixa retangular rasa com cobertura de vidro, de forma a explorar o efeito denominado estufa. Dentro dessa caixa, há um tubo metálico — geralmente de cobre — por onde o fluido que se deseja aquecer escoa. Sobre esta tubulação, encontra-se uma placa absorvedora, de material metálico, de cor preta para aumentar a absorção de energia solar. Utiliza-se ainda um isolamento térmico na parte inferior do coletor para minimizar as perdas de calor para o ambiente.
As figuras de I a IV abaixo ilustram o uso de um coletor solar plano com tubo metálico curvado em um sistema de aquecimento de água. Esse sistema, além do coletor solar, possui um reservatório de água, com superfícies termicamente isoladas, e tubos de plástico que ligam o reservatório ao coletor. O funcionamento desse sistema de aquecimento pode ser assim descrito: a água fria sai do reservatório; entra no coletor, onde é aquecida; e retorna ao reservatório. As figuras apresentadas esboçam quatro esquemas alternativos de se conectar o reservatório ao coletor solar. As setas indicam o sentido de circulação da água.
A partir das informações acima, julgue o item.
De forma semelhante à placa absorvedora mencionada na descrição do coletor solar plano, a atmosfera do planeta Terra é capaz de criar o efeito estufa, fenômeno físico responsável por garantir que a radiação solar chegue à superfície dos continentes e mares.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
ITEM ERRADO
À placa absorvedora mencionada na descrição do coletor solar plano absorve a radiação enquanto o efeito estufa, é um processo físico que ocorre quando uma parte da radiação infravermelha é emitida pela superfície terrestre e absorvida por determinados gases presentes na atmosfera.
Logo, os processos não são semelhantes e sim opostos, um está relacionado a absorção de radiação e o outro a emissão.
640) Em um certo dia, a temperatura ambiente em Porto Alegre, RS, era de 10 ºC. No mesmo instante, em Maceió, AL, os termômetros registravam 30 ºC. Essa variação de temperatura, se registrada em termômetros graduados na escala Fahrenheit, seria de
- A) 18 ºF.
- B) 24 ºF.
- C) 32 ºF.
- D) 36 ºF.
- E) 42 ºF.
A resposta correta é a letra D) 36°F.
Para entender por que essa é a resposta certa, precisamos converter a temperatura de 30°C para a escala Fahrenheit. A fórmula para essa conversão é:
°F = (°C × 9/5) + 32
Substituindo o valor de 30°C, temos:
°F = (30 × 9/5) + 32 = 86°F
Portanto, a variação de temperatura de 10°C para 30°C é equivalente a uma variação de 50°F para 86°F, que é igual a 36°F.
Essa é a razão pela qual a alternativa D) 36°F é a resposta correta.